I segreti delle neuroscienze: dalle connessioni cervello-intestino alle cellule cerebrali ancora ignote

Il cervello è il centro cardine del nostro sistema nervoso centrale. Attraverso questo organo prendiamo nota del mondo, valutiamo la nostra versione della realtà, sogniamo, meditiamo, ridiamo. I suoi viticci nervosi permeano ogni centimetro del nostro corpo, innervando, controllando e monitorando tutto ciò che tocchiamo, pensiamo e sentiamo. L’altro suo ruolo, più silenzioso, ma vitale, è il suo controllo sulla nostra sopravvivenza come organismo: il battito cardiaco, la frequenza respiratoria, il rilascio di ormoni e molto altro. A causa della sua vasta complessità, non sorprende che apprendiamo continuamente nuove cose sul cervello. In questa funzione, discuteremo di alcune ricerche recenti che fanno luce sull’organo che ci definisce come individui, controlla le nostre emozioni e conserva informazioni dettagliate sul nostro primo animale domestico. Per iniziare, daremo uno sguardo ai collegamenti tra il cervello e una parte apparentemente non correlata del corpo: l’intestino. A prima vista, sembra sorprendente che il nostro cervello e il nostro intestino siano interconnessi, ma tutti abbiamo sperimentato la loro stretta relazione. A titolo di esempio, molti di noi, quando sono particolarmente affamati, potrebbero essere più facilmente infuriati. In effetti, c’è una grande conversazione neurale tra l’intestino e il cervello. Dopotutto, se l’intestino non è ben nutrito, potrebbe essere una questione di vita o di morte; il cervello deve essere informato quando l’energia è bassa in modo da poter mettere in azione altri sistemi. Ma passiamo alla rassegna delle curiosità.

1.    Lo zucchero altera la chimica del cervello dopo soli 12 giorni

Una recente ricerca ha studiato come lo zucchero ha influenzato il cervello di una particolare razza di suini, noto come minipig di Gottinga. Per 1 ora al giorno per 12 giorni, i suini hanno avuto accesso alla soluzione di saccarosio. Prima e dopo l’intervento di zucchero di 12 giorni, gli scienziati hanno utilizzato una tecnica di imaging PET per misurare l’attività della dopamina e degli oppioidi. Hanno anche immaginato cinque cervelli dei maiali dopo la loro prima esperienza di saccarosio. Hanno scelto di concentrarsi sui sistemi dopaminergici e oppioidi perché entrambi svolgono ruoli cardine nel piacere nella ricerca di comportamento e dipendenza. Uno degli autori, Michael Winterdahl, spiega cosa hanno scoperto: “Dopo soli 12 giorni di assunzione di zucchero, abbiamo potuto vedere importanti cambiamenti nei sistemi cerebrali di dopamina e oppioidi. In effetti, il sistema oppioide, che è quella parte della chimica del cervello associata al benessere e al piacere, era già stato attivato dopo la prima assunzione. Gli autori hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Scientific Reports. Gli scienziati hanno discusso se lo zucchero crea dipendenza per decenni, ma questi risultati, come spiegano gli autori, suggeriscono che “i cibi ricchi di saccarosio influenzano i circuiti di ricompensa del cervello in modo simile a quelli osservati quando si consumano droghe che creano dipendenza”.

2. I batteri intestinali e il cervello

Negli ultimi anni, i batteri intestinali e il microbiota in generale sono diventati sempre più popolari tra scienziati e laici. Non sorprende che i batteri intestinali possano influenzare la salute dell’intestino, ma è più una rivelazione che possono influenzare il nostro cervello e il nostro comportamento. Sebbene all’inizio, questa idea fosse un argomento marginale, ora si sta avvicinando al picco di interesse. Tuttavia, i legami tra batteri intestinali e salute mentale sono ancora relativamente controversi. Recentemente, uno studio apparso su Nature Microbiology ha utilizzato i dati del Flemish Gut Flora Project, che ha coinvolto 1.070 partecipanti. Gli scienziati volevano capire se ci potesse essere una relazione tra la flora intestinale e la depressione. Come ipotizzato dai ricercatori, hanno trovato differenze distinte nelle popolazioni batteriche intestinali di quelli con depressione quando li hanno confrontati con quelli che non hanno avuto depressione. Queste differenze sono rimaste significative anche dopo aver modificato i dati per tenere conto dei farmaci antidepressivi, che potrebbero anche influenzare i batteri intestinali. Tuttavia, come notano gli autori, c’è ancora la possibilità che fattori diversi dalla depressione possano aver guidato la correlazione. Prima di consolidare i legami tra batteri intestinali e salute mentale, gli scienziati dovranno svolgere molto più lavoro.

3. Parkinson e l’intestino

Forse ora che abbiamo stabilito una connessione tra l’intestino e il cervello, troveremo meno sorprendente il pensiero di un legame intestinale con la malattia di Parkinson. L’alfa-sinucleina mal ripiegata è il segno distintivo principale del morbo di Parkinson. Queste proteine ​​aggregano e distruggono alcune cellule che producono dopamina nel cervello, causando tremore e altri sintomi della malattia. Lo studio, nella rivista Neuron, spiega come i ricercatori hanno creato un modello della malattia di Parkinson iniettando fibrille alfa-sinucleiniche nei muscoli dell’intestino dei topi. Nell’esperimento, questi grumi hanno viaggiato dall’intestino al cervello attraverso il nervo vago. Nel giro di pochi mesi, i topi hanno sviluppato sintomi che rispecchiavano il Parkinson negli umani. In seguito ai risultati di cui sopra, alcuni ricercatori hanno iniziato a chiedere se i prebiotici potessero evitare il Parkinson. Uno studio che utilizza un modello di nematodi suggerisce che vale la pena perseguire questa teoria. Naturalmente, poiché il cervello è complesso, conserva ancora molti segreti. Persino alcuni dei comportamenti più comuni, finora, sfidano una spiegazione neuroscientifica. Un buon esempio è un umile sbadiglio. Sbadigliare fa parte dell’esperienza umana, ma nessuno sa bene perché lo facciamo.

4. Un abisso che sbadiglia nella nostra conoscenza

Gli scienziati hanno completamente respinto le teorie convenzionali, come la mancanza di ossigeno nel cervello. Perché non lo facciamo e cosa sta accadendo nel cervello non è chiaro. Una delle cose particolarmente curiose dello sbadiglio è il fatto che è contagioso. Un recente studio che indaga sul potere contagioso degli sbadigli è apparso sulla rivista Current Biology. Gli autori ritengono che i riflessi primitivi nella corteccia motoria primaria possano innescare il contagio dello sbadiglio. Per indagare, gli scienziati hanno utilizzato la stimolazione magnetica transcranica (TMS), una tecnica non invasiva che utilizza campi magnetici per stimolare le cellule nervose. I ricercatori hanno mostrato ai partecipanti video delle persone che sbadigliavano e hanno chiesto loro di resistere allo sbadiglio o di farlo uscire. Hanno scoperto che quando aumentavano i livelli di eccitabilità nella corteccia motoria, aumentavano anche la voglia di sbadigliare dei partecipanti.

Nell’ambito dell’esperimento, i ricercatori hanno misurato i livelli di eccitabilità nel cervello dei partecipanti senza TMS. Hanno scoperto che gli individui con livelli più elevati di eccitabilità corticale e inibizione fisiologica nella corteccia motoria primaria erano più predisposti allo sbadiglio. Questa scoperta aggiunge prove a sostegno di una teoria sullo sbadiglio che coinvolge il sistema dei neuroni specchio. Si ritiene che questo sistema, come spiegano gli autori, svolga un ruolo chiave nella comprensione dell’azione, nell’empatia e nella sincronizzazione del comportamento sociale di gruppo. Quindi, ancora non comprendiamo appieno il significato dello sbadiglio, ma stiamo raccogliendo prove a sostegno dell’empatia.

5. Nuovi neuroni nella vecchiaia

La neurogenesi – o la creazione di nuovi neuroni – è quasi completamente completa quando un neonato viene al mondo. Sebbene i nuovi neuroni possano emergere in alcune parti del cervello durante l’età adulta, per la maggior parte del cervello, dobbiamo accontentarci dei neuroni che otteniamo quando nasciamo. Uno studio del 1998 ha affermato di aver dimostrato che la neurogenesi ha avuto luogo nell’ippocampo, una regione del cervello che è particolarmente importante per la memoria. I risultati furono controversi e studi successivi furono contraddittori. Avanzando di 2 decenni, un altro team di scienziati ha deciso di risolvere il dibattito con il più grande campione di tessuto cerebrale fino ad oggi; hanno pubblicato questi nuovi risultati sulla rivista Nature Medicine. Il team si è concentrato su una parte dell’ippocampo chiamata giro dentato. Incredibilmente, i ricercatori hanno scoperto che la neurogenesi si stava verificando in tutti i campioni di tessuto cerebrale, anche in campioni di individui di 90 anni. Gli autori notano che la neurogenesi sembra rallentare con l’età, ma che continua per tutta la vita. Un’altre regione che sembra molto attiva in tale senso è la regione peri-ventricolare, quella dove albergano i ventricoli del liquido cerebrale. Da qui, addirittura, sembra che le cellule staminali possano migrare verso altre aree del cervello. Come in molte aree delle neuroscienze, tuttavia, i ricercatori devono ora raccogliere più prove poiché altri studi non sono riusciti a replicare i risultati.

6. Un nuovo tipo di cellula cerebrale

Anche ora, che i ricercatori pensavano di conoscere tutti i neuroni, stiamo identificando nuovi tipi di cellule nel cervello. Un articolo su Nature Neuroscience ha introdotto uno di questi nuovi arrivati ​​nel lessico neuroscientifico: il neurone bocciolo di rosa. I neuroni cinorrodo sono neuroni inibitori, una classe di cellule che riducono l’attività di altri neuroni. Nel caso dei neuroni a bocciolo di rosa, applicano i freni ai neuroni in un modo leggermente diverso dalle altre cellule simili. In particolare, i neuroni a bocciolo di rosa influenzano l’attività dei neuroni piramidali corticali, che rappresentano circa i due terzi di tutti i neuroni nella corteccia cerebrale dei mammiferi. Poiché gli scienziati non hanno visto questa cellula nei topi o in altri animali da laboratorio comunemente usati, i ricercatori ritengono che potrebbe aiutarci a capire perché il cervello umano è così unico. Tuttavia, in questa fase, si tratta di congetture e non è ancora chiaro esattamente cosa facciano i neuroni a bocciolo di rosa.

Naturalmente, gli studi di cui questo articolo discute a malapena graffiano la superficie della ricerca sulle neuroscienze oggi. Anche se non sappiamo cosa riserva il futuro delle neuroscienze, le meraviglie del cervello non ci deluderanno.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, specialista in Biochimica Clinica, PhD in Neurobiologia.
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Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2450 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it
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